CN113422084B - 一种钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构及其制备方法 - Google Patents

一种钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113422084B
CN113422084B CN202110478414.5A CN202110478414A CN113422084B CN 113422084 B CN113422084 B CN 113422084B CN 202110478414 A CN202110478414 A CN 202110478414A CN 113422084 B CN113422084 B CN 113422084B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nano
titanium alloy
particles
base material
micro
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110478414.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113422084A (zh
Inventor
彭林法
杨昊迪
徐竹田
来新民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN202110478414.5A priority Critical patent/CN113422084B/zh
Publication of CN113422084A publication Critical patent/CN113422084A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113422084B publication Critical patent/CN113422084B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • H01M8/0208—Alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8875—Methods for shaping the electrode into free-standing bodies, like sheets, films or grids, e.g. moulding, hot-pressing, casting without support, extrusion without support
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)

Abstract

本发明涉及一种钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构及其制备方法，由微米级颗粒、纳米级颗粒和钛合金基体三类材料组成，所述微米级颗粒嵌入在钛合金基体表面，所述纳米级颗粒分散在钛合金基体表层。制备方法包括以下步骤：对钛合金基材I进行酸洗，对基材I压印预制微米级凹坑，获得钛合金基材II；对基材II进行酸蚀处理，获得表面具有纳米孔洞的基材III；超声振动使微米级颗粒IV落入基材III凹坑中；将纳米颗粒V在气相或液相中沉积到基材III表面；利用热辊压的方式对微纳米颗粒IV、V和基材II进行热扩散连接，获得表面复合微纳结构的基材VI。与现有技术相比，本发明解决了燃料电池金属极板材料耐蚀性能与导电性能的矛盾。

Description

一种钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构及其制备方法。
背景技术
双极板是一种典型的燃料电池组成构件，目前金属双极板由于成形性良好、适用于批量制造等特点，被广泛应用于燃料电池中。
双极板的导电性能和耐蚀性能均会影响燃料电池性能，但在现有的金属双极板产品中，常用金属材料的导电性能和耐蚀性能不可兼得，该因素制约了产品综合性能的提高。例如，不锈钢极板具有良好的耐蚀性能，但导电性能较差；钛合金极板具有良好的导电性，但其表面极易形成氧化层，虽然具有良好的耐腐蚀性，但导电性能同样明显降低。
另一方面，双极板表面层作为一种新的极板结构，近年来得到日益广泛的关注。现有研究表明，碳素、Ag、Au等具有良好的耐蚀性能和导电性能。在金属极板良好成形性的基础上，将碳素、Ag、Au等结合到金属极板表层，可以显著提高极板产品的耐蚀性能和导电性能，适用于极板的大规模批量制造。
在钛合金基材表面通过预压印得到凹坑，并通过酸蚀处理在表面预制纳米级孔洞，将微米级颗粒嵌入凹坑中，纳米级颗粒填入纳米孔洞，通过加压热扩散将颗粒与基体进行连接，形成大小颗粒共同作用的导电结构，为极板提供从表面到机体基体的导电通路，从而避免由于表层钛的氧化而导致的导电性下降，同时保证极板基材的良好成形性，避免由于变形不协调导致的开裂及脱附问题。但该方面研究仍未见报道。
对现有文献检索发现，中国专利公开号为：CN109735869A，名称为：一种耐蚀导电合金膜层及其制备方法和应用，该技术包括：金属基底和耐蚀导电表面膜层。金属基底为不锈钢，膜层材料由钛、铌组成。该技术的缺点是，靶材纯度要求严格，生产过程采用磁控溅射，成本高。
又经文献检索发现，中国专利公开号为：CN111244493A，名称为：一种质子交换膜燃料电池薄钛双极板的表面改性方法，该技术包括：钛基底以及表面涂层材料。涂层部分是通过电弧离子镀法获得的铌、铬、锆、钼等金属层。该技术的缺点是，若在极板成形之后镀膜效率低，不适合大规模快速生产；在极板成形之前镀膜，存在表层金属与基体金属变形不协调问题。
再经文献检索发现，中国专利公开号为：CN110129727A，名称为：用于燃料电池金属双极板的预涂镀金属卷带的制备方法，该技术包括：内部金属基带、中间过渡镀层以及外层石墨化镀层。金属基带为不锈钢或镍基合金，过渡镀层与石墨化镀层均采用物理气相沉积方法形成。该技术的缺点是，受限于涂层为连续层状石墨结构，在冲压过程中易出现涂层开裂或涂层与基体的脱附现象，影响最终产品性能。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种兼顾导电性和耐蚀性的钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构及其制备方法，可满足大规模快速生产的需求。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构，该导电增强结构由微米级颗粒、纳米级颗粒和钛合金基体三类材料组成，所述微米级颗粒嵌入在钛合金基体表面，所述纳米级颗粒分散在钛合金基体表层。
进一步地，所述的微米级颗粒粒径在5～20μm，纳米级颗粒粒径在10～500nm，钛合金基体原始基材厚度在0.1～1mm。
进一步地，所述微米级颗粒采用微米级石墨、Au或Ag颗粒；
所述纳米级颗粒采用纳米级金刚石、石墨烯、石墨、纳米铜、纳米银或纳米金；
所述钛合金基材采用经过轧制得到的板材。
进一步地，所述微米级颗粒与纳米级颗粒在钛合金基体表面共同形成导电增强网络，微米颗粒实现从钛合金基体表面到内部的增导，纳米颗粒填补微米颗粒之间的空隙，进一步提高导电性能。
进一步地，所述微米级颗粒的用量为每平方毫米均匀分布900～1200个。所述纳米级颗粒的用量为每平方毫米108～1011个。
本发明还提供一种钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构的制备方法，制备方法包括酸洗、压印、酸蚀处理、超声振动、纳米颗粒沉积、热辊压等步骤。具体包括以下步骤：
S1、对钛合金基材I进行酸洗，去除表面氧化层；
S2、对钛合金基材I压印预制微米级凹坑，获得钛合金基材II；
S3、对钛合金基材II进行酸蚀处理，获得表面具有纳米孔洞的基材III；
S4、超声振动使微米级颗粒IV落入基材III凹坑中；
S5、将纳米颗粒V在气相或液相中沉积到基材III表面；
S6、利用热辊压的方式对微米颗粒IV、纳米颗粒V和基材III进行热扩散连接，获得表面复合微纳结构的基材VI。
进一步地，步骤S1中，所述酸洗采用的酸洗液为HF、HNO3和缓蚀剂复配而成，先将缓蚀剂用水稀释至质量浓度为15～25mg/L，再加入两种酸配至浓度满足HF：10～25g/L、HNO3：320～400g/L，酸洗温度为10～50℃，酸洗时间为1～5min；酸洗后使用体积分数为45％～55％的HNO3在10～50℃条件下进行5～10min的后处理。
进一步地，步骤S3中，所述酸蚀处理在压印后的基材表面形成纳米级孔洞，所采用的酸蚀试剂为体积分数58～62％的H2SO4和8～12％的HCl按照体积比1:(1～1.2)配制的低浓度混合酸，腐蚀温度为80～100℃，腐蚀时间为5～10min。
进一步地，步骤S4中，将微米级颗粒散布在基材表面，通过超声振动方式使其落入凹坑中，振动的频率为20～80kHz，振动时间为10s～2min。
进一步地，步骤S5中，纳米颗粒沉积过程为颗粒在气相或液相中分散沉降，颗粒落入基材纳米孔洞中，气相采用惰性气体，液相采用异丁醇或甘油作为分散介质，沉积时间为2～10min。
进一步地，步骤S6中，热辊压过程采用对分散有微纳米颗粒的钛合金基材进行辊压，通过对板料直接感应加热或者通过轧辊间接加热或两者同时进行，通过压力和热场的同时作用，实现颗粒与基材之间的热扩散连接，热扩散温度为800～900℃，轧辊压力为5～50MPa。
经过所述酸洗、压印、酸蚀处理、超声振动、纳米颗粒沉积、热辊压等步骤，过程整体处于无氧环境中，微米颗粒与纳米颗粒共同在钛合金表面形成导电增强网络，微米颗粒实现从钛合金基体表面到内部的增导，纳米颗粒填补微米颗粒之间的空隙，进一步提高导电性能。处理后的微纳米颗粒牢固结合在钛合金基体上，可将板材直接应用于后续冲压成形等。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明通过使微纳米颗粒在钛合金基材表面形成镶嵌结构，解决了金属极板表面耐蚀性能与导电性能不可兼得的问题；同时本发明将颗粒以离散的形式结合在钛合金基体上，对基材本身的成形性影响小，适用于后续的冲压成形工序，生产效率高，是一种适合于大规模快速生产的钛合金表面导电增强结构。
2.本发明通过对钛合金基材经过酸洗、压印、酸蚀处理、超声振动、纳米颗粒沉积、热辊压等步骤，将微米颗粒与纳米颗粒结合在钛合金表面形成导电增强网络，微米颗粒实现从钛合金基体表面到内部的增导，纳米颗粒填补微米颗粒之间的空隙，进一步提高导电性能，并且颗粒未覆盖区域的表面钛合金形成致密氧化物，提供良好的抗腐蚀保护层。同时，形成的新基材仍保持与原基体相当的成形性。
附图说明
图1为本发明的结构及制备方法示意图；
图2为本发明制备过程中的压印示意图；
图3为本发明制备过程中的酸蚀示意图；
图4为本发明制备过程中的超声振动微米颗粒分散示意图；
图5为本发明制备过程中的纳米颗粒沉积示意图；
图6为本发明制备过程中的辊压热扩散连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
参照图1-6所示，一种钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构及其制备方法，将15g/L的HF、360g/L的HNO3、15mg/L缓蚀剂(缓蚀剂可选用LAN-826酸洗缓蚀剂)混制成酸性溶液，将钛合金放入其中进行酸洗，酸洗温度控制在30℃，酸洗时间在5min，洗去表面氧化层；利用具有表面周期结构的压印辊对酸洗后的钛合金基材进行压印，在钛合金板材表面获得特征尺寸宽度为10～20μm，深度为5～10μm的凹坑；将体积分数58～62％的H2SO4和8～12％的HCl按照体积比1:1配制的低浓度混合酸，将压印后的钛合金板材放入混合酸中进行腐蚀，腐蚀温度为100℃，时间为20min，该过程在压印后的基材表面形成纳米级孔洞；将粒径5～20μm的微米石墨颗粒通过机械装置散布在钛合金表面，利用超声振动平台对钛合金基材进行震动，使颗粒分散到凹坑中；将纳米石墨颗粒分散到充满氦气的容器中，使其在气流和重力场的作用下落到钛合金表面；对表面依附有微纳米石墨颗粒的钛合金板材感应加热至900℃，同时使其经过加热至450℃以上的轧辊，热扩散压力保持轧辊正下方位置与板料的接触压力不低于20MPa，利用热场和压力场的同时作用，使石墨颗粒与钛基材之间进行热扩散连接，形成微纳米石墨颗粒复合的导电增强结构。并以同样的方法对另一侧表面的导电增强结构进行制备。
将上述导电增强结构采用常规的压制方法制成燃料电池双极板，对所得双极板进行性能检测，检测方法和检测结果如下：
用接触电阻表征其导电性能，接触电阻测量值为4.7mΩ·cm2；
用动电位扫描极化曲线中的自腐蚀电位和0.6V对应的腐蚀电流密度表征其耐腐蚀性能。在动电位扫描极化曲线中，自腐蚀电位越高，表示其耐腐蚀性能越强，0.6V对应的腐蚀电流密度越高，表示腐蚀速率越快：自腐蚀电位为0.165V；0.6V对应的腐蚀电流密度为5.47×10-7μA/cm2。
实施例2
一种钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构及其制备方法，与实施例1类似，将25g/L的HF、400g/L的HNO3、25mg/L缓蚀剂((缓蚀剂可选用LAN-826酸洗缓蚀剂)混制成酸性溶液，将钛合金放入其中进行酸洗，酸洗温度控制在20℃，酸洗时间在3min，洗去表面氧化层；利用具有表面周期结构的压印辊对酸洗后的钛合金基材进行压印，在钛合金板材表面获得特征尺寸宽度为10～20μm，深度为5～10μm的凹坑；将体积分数58～62％的H2SO4和8～12％的HCl按照体积比1:1.2配制的低浓度混合酸，将压印后的钛合金板材放入混合酸中进行腐蚀，腐蚀温度为80℃，时间为20min，该过程在压印后的基材表面形成纳米级孔洞；将粒径5～20μm的Au颗粒通过机械装置散布在钛合金表面，利用超声振动平台对钛合金基材进行震动，使颗粒分散到凹坑中；将纳米Ag颗粒分散到充满甘油水溶液的容器中，使其在液流和重力场的作用下落到钛合金表面；对表面依附有微米石墨颗粒和纳米Ag颗粒的钛合金板材感应加热至800℃，同时使其经过加热至400℃轧辊，热扩散压力保持轧辊正下方位置与板料的接触压力不低于50MPa，利用热场和压力场的同时作用，使颗粒与钛基材之间进行热扩散连接，形成微米Cu颗粒与纳米Ag颗粒复合的导电增强结构。并以同样的方法对另一侧表面的导电增强结构进行制备。
将上述导电增强结构采用常规的压制方法制成燃料电池双极板，对所得双极板进行性能检测，检测方法和检测结果如下：
用接触电阻表征其导电性能，接触电阻测量值为2.6mΩ·cm2；
用动电位扫描极化曲线中的自腐蚀电位和0.6V对应的腐蚀电流密度表征其耐腐蚀性能：自腐蚀电位为0.061V；0.6V对应的腐蚀电流密度为2.06×10-7μA/cm2。
实施例3
一种钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构及其制备方法，将10g/L的HF、320g/L的HNO3、15g/L缓蚀剂(缓蚀剂可选用LAN-826酸洗缓蚀剂)混制成酸性溶液，将钛合金放入其中进行酸洗，酸洗温度控制在10℃，酸洗时间在5min，洗去表面氧化层；酸洗后使用体积分数为45％的HNO3在50℃条件下进行5min的后处理。利用具有表面周期结构的压印辊对酸洗后的钛合金基材进行压印，在钛合金板材表面获得特征尺寸宽度为10～20μm，深度为5～10μm的凹坑；将体积分数58％的H2SO4和12％的HCl按照体积比1:1配制的低浓度混合酸，将压印后的钛合金板材放入混合酸中进行腐蚀，腐蚀温度为80℃，时间为10min，该过程在压印后的基材表面形成纳米级孔洞；将粒径5～20μm的微米石墨颗粒通过机械装置散布在钛合金表面，利用超声振动平台对钛合金基材进行震动，使颗粒分散到凹坑中；将纳米石墨颗粒分散到充满氦气的容器中，使其在气流和重力场的作用下落到钛合金表面；对表面依附有微纳米石墨颗粒的钛合金板材感应加热至800℃，同时使其经过加热至450℃以上的轧辊，热扩散压力保持轧辊正下方位置与板料的接触压力不低于5MPa，，利用热场和压力场的同时作用，使石墨颗粒与钛基材之间进行热扩散连接，形成微纳米石墨颗粒复合的导电增强结构。并以同样的方法对另一侧表面的导电增强结构进行制备。
将上述导电增强结构采用常规的压制方法制成燃料电池双极板，对所得双极板进行性能检测，检测方法和检测结果如下：
用接触电阻表征其导电性能，接触电阻测量值为5.1mΩ·cm2；
用动电位扫描极化曲线中的自腐蚀电位和0.6V对应的腐蚀电流密度表征其耐腐蚀性能：自腐蚀电位为0.113V；0.6V对应的腐蚀电流密度为2.37×10-7μA/cm2。
实施例4
一种钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构及其制备方法，将25g/L的HF、400g/L的HNO3、25g/L缓蚀剂(缓蚀剂可选用LAN-826酸洗缓蚀剂)混制成酸性溶液，将钛合金放入其中进行酸洗，酸洗温度控制在50℃，酸洗时间在1min，洗去表面氧化层；酸洗后使用体积分数为55％的HNO3在10℃条件下进行5min的后处理。利用具有表面周期结构的压印辊对酸洗后的钛合金基材进行压印，在钛合金板材表面获得特征尺寸宽度为10～20μm，深度为5～10μm的凹坑；将体积分数62％的H2SO4和8％的HCl按照体积比1:1.2配制的低浓度混合酸，将压印后的钛合金板材放入混合酸中进行腐蚀，腐蚀温度为100℃，时间为5min，该过程在压印后的基材表面形成纳米级孔洞；将粒径5～20μm的微米Ag颗粒通过机械装置散布在钛合金表面，利用超声振动平台对钛合金基材进行震动，使颗粒分散到凹坑中；将纳米金刚石颗粒分散到充满甘油水溶液的容器中，使其在液流和重力场的作用下落到钛合金表面；对表面依附有微纳米颗粒的钛合金板材感应加热至800℃，同时使其经过加热至450℃以上的轧辊，热扩散压力保持轧辊正下方位置与板料的接触压力不低于80MPa，，利用热场和压力场的同时作用，使Cu和金刚石颗粒与钛基材之间进行热扩散连接，形成微纳米颗粒复合的导电增强结构。并以同样的方法对另一侧表面的导电增强结构进行制备。
将上述导电增强结构采用常规的压制方法制成燃料电池双极板，对所得双极板进行性能检测，检测方法和检测结果如下：
用接触电阻表征其导电性能，接触电阻测量值为7.3mΩ·cm2；
用动电位扫描极化曲线中的自腐蚀电位和0.6V对应的腐蚀电流密度表征其耐腐蚀性能：自腐蚀电位为0.045V；0.6V对应的腐蚀电流密度为6.86×10-7μA/cm2。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构，其特征在于，该导电增强结构由微米级颗粒、纳米级颗粒和钛合金基体三类材料组成，所述微米级颗粒嵌入在钛合金基体表面，所述纳米级颗粒分散在钛合金基体表层；所述的微米级颗粒粒径在5~20μm，纳米级颗粒粒径在10~500nm，钛合金基体原始基材厚度在0.1~1mm；所述微米级颗粒采用微米级石墨、微米级Au、微米级Ag颗粒；
所述纳米级颗粒采用纳米级金刚石、纳米级石墨烯、纳米级石墨、纳米铜、纳米银或纳米金；所述导电增强结构通过以下方法制得：
S1、对钛合金基材I进行酸洗，去除表面氧化层；
S2、对酸洗后的钛合金基材I压印预制微米级凹坑，获得钛合金基材II；
S3、对钛合金基材II进行酸蚀处理，获得表面具有纳米孔洞的基材III；
S4、超声振动使微米级颗粒IV落入基材III凹坑中；
S5、将纳米级颗粒V在气相或液相中沉积到基材III表面；
S6、利用热辊压的方式对表面分散有微米级颗粒IV、纳米级颗粒V的基材III进行热扩散连接，获得表面复合微纳结构的基材VI；热扩散温度为800~900℃，轧辊压力为5~50MPa。
2.根据权利要求1所述的一种钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构，其特征在于，所述钛合金基体采用经过轧制得到的板材。
3.根据权利要求1所述的一种钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构，其特征在于，所述微米级颗粒的用量为每平方毫米均匀分布900~1200个；所述纳米级颗粒的用量为每平方毫米108~1011个。
4.一种如权利要求1-3中任一所述的钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对钛合金基材I进行酸洗，去除表面氧化层；
S2、对酸洗后的钛合金基材I压印预制微米级凹坑，获得钛合金基材II；
S3、对钛合金基材II进行酸蚀处理，获得表面具有纳米孔洞的基材III；
S4、超声振动使微米级颗粒IV落入基材III凹坑中；
S5、将纳米级颗粒V在气相或液相中沉积到基材III表面；
S6、利用热辊压的方式对表面分散有微米级颗粒IV、纳米级颗粒V的基材III进行热扩散连接，获得表面复合微纳结构的基材VI；热扩散温度为800~900℃，轧辊压力为5~50MPa。
5.根据权利要求4所述的钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述酸洗采用的酸洗液为HF、HNO3和缓蚀剂复配而成，先将缓蚀剂用水稀释至质量浓度为15~25mg/L，再加入两种酸配至浓度满足HF：10~25g/L、HNO3：320~400g/L，酸洗温度为10~50℃，酸洗时间为1~5min；酸洗后使用体积分数为45%~55%的HNO3在10~50℃条件下进行5~10min的后处理。
6.根据权利要求4所述的钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述酸蚀处理在压印后的钛合金基材II表面形成纳米级孔洞，所采用的酸蚀试剂为体积分数58~62%的H2SO4和8~12%的HCl按照体积比1:(1~1.2)配制的低浓度混合酸，腐蚀温度为80~100℃，腐蚀时间为5~10min。
7.根据权利要求4所述的钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构的制备方法，其特征在于，步骤S4中，将微米级颗粒IV散布在基材III表面，通过超声振动方式使其落入凹坑中，振动的频率为20~80kHz，振动时间为10s~2min。
8.根据权利要求4所述的钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构的制备方法，其特征在于，步骤S5中，纳米级颗粒V沉积过程为颗粒在气相或液相中分散沉降，颗粒落入基材III纳米孔洞中，气相采用惰性气体，液相采用异丁醇或甘油作为分散介质，沉积时间为2~10min。
9.根据权利要求4所述的钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构的制备方法，其特征在于，步骤S6中，热辊压过程对表面分散有微米级颗粒IV、纳米级颗粒V的基材III进行辊压，通过对板料直接感应加热或者通过轧辊间接加热或两者同时进行，通过压力和热场的同时作用，实现表面分散有微米级颗粒IV、纳米级颗粒V与基材III之间的热扩散连接。
CN202110478414.5A 2021-04-30 2021-04-30 一种钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构及其制备方法 Active CN113422084B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110478414.5A CN113422084B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 一种钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110478414.5A CN113422084B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 一种钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113422084A CN113422084A (zh) 2021-09-21
CN113422084B true CN113422084B (zh) 2023-02-03

Family

ID=77712037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110478414.5A Active CN113422084B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 一种钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113422084B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114149057B (zh) * 2021-12-15 2023-09-01 厦门华澈环保科技有限公司 一种难生化废水电化学高级氧化EAOPs多孔电极制备方法及多孔电极板

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006140095A (ja) * 2004-11-15 2006-06-01 Nippon Steel Corp 燃料電池用金属製セパレータ及びその加工方法
JP2010238569A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Nippon Mining & Metals Co Ltd 燃料電池用セパレータ材料、それを用いた燃料電池スタック
CN103965695A (zh) * 2012-12-20 2014-08-06 北京中科纳通科技有限公司 一种含有微纳复合金属填料的导电油墨
CN106165169A (zh) * 2014-04-03 2016-11-23 新日铁住金株式会社 燃料电池分隔件用复合金属箔、燃料电池分隔件、燃料电池、及、燃料电池分隔件用复合金属箔的制造方法
CN107849680A (zh) * 2015-04-15 2018-03-27 踏石科技有限公司 一种用于处理金属部件表面以达到较低的接触电阻的方法
JP2020113397A (ja) * 2019-01-09 2020-07-27 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用セパレータ材

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109130069A (zh) * 2017-06-15 2019-01-04 优尔工业材料（廊坊）有限公司 钛合金-塑胶复合体的制造方法
WO2020119321A1 (en) * 2018-12-10 2020-06-18 Nano And Advanced Materials Institute Limited Separator for long cycle life lithium sulfur batteries
CN112680636A (zh) * 2020-11-09 2021-04-20 上海交通大学 一种微纳复合构型铝基复合材料及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006140095A (ja) * 2004-11-15 2006-06-01 Nippon Steel Corp 燃料電池用金属製セパレータ及びその加工方法
JP2010238569A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Nippon Mining & Metals Co Ltd 燃料電池用セパレータ材料、それを用いた燃料電池スタック
CN103965695A (zh) * 2012-12-20 2014-08-06 北京中科纳通科技有限公司 一种含有微纳复合金属填料的导电油墨
CN106165169A (zh) * 2014-04-03 2016-11-23 新日铁住金株式会社 燃料电池分隔件用复合金属箔、燃料电池分隔件、燃料电池、及、燃料电池分隔件用复合金属箔的制造方法
CN107849680A (zh) * 2015-04-15 2018-03-27 踏石科技有限公司 一种用于处理金属部件表面以达到较低的接触电阻的方法
CN112575282A (zh) * 2015-04-15 2021-03-30 踏石科技有限公司 一种用于处理金属部件表面以达到较低的接触电阻的方法
JP2020113397A (ja) * 2019-01-09 2020-07-27 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用セパレータ材

Also Published As

Publication number Publication date
CN113422084A (zh) 2021-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ryu et al. Carbon nanotubes with platinum nano-islands as glucose biofuel cell electrodes
Ren et al. Facile synthesis of PtAu nanoparticles supported on polydopamine reduced and modified graphene oxide as a highly active catalyst for methanol oxidation
TWI650897B (zh) 燃料電池電極材料、製造燃料電池電極材料的方法及燃料電池裝置
Choi et al. Highly dispersed Pt nanoparticles on nitrogen-doped magnetic carbon nanoparticles and their enhanced activity for methanol oxidation
CN113422084B (zh) 一种钛合金表面微纳颗粒复合导电增强结构及其制备方法
JP5417038B2 (ja) 膜電極接合体に用いられる触媒電極の製造方法、膜電極接合体に用いられる触媒電極、膜電極接合体の製造方法、膜電極接合体、および、燃料電池
CN101745384A (zh) 一种铂/石墨烯纳米电催化剂及其制备方法
WO2020164360A1 (zh) 一种直立少层石墨烯-金属纳米粒子复合催化电极
Zhang et al. Enhancing cell performance and durability of high temperature polymer electrolyte membrane fuel cells by inhibiting the formation of cracks in catalyst layers
Hsieh et al. Microwave deposition of Pt catalysts on carbon nanotubes with different oxidation levels for formic acid oxidation
Chang et al. Hybrid Graphene Quantum Dots@ Graphene Foam Nanosheets for Dye‐Sensitized Solar Cell Electrodes
Javan et al. Design of new anodic bimetallic nanocatalyst composed of Ni–Cu supported by reduced carbon quantum dots for the methanol oxidation reaction
Pan et al. Self-assembled membrane-electrode-assembly of polymer electrolyte fuel cells
JP5229297B2 (ja) 燃料電池の製造方法
JP5516741B2 (ja) 膜電極接合体の製造方法および固体高分子型燃料電池
JP5292967B2 (ja) 金属めっき処理方法
CN108831751A (zh) 一种以FeCo2O4为基底的微纳米复合材料及其制备方法和应用
JP2022532610A (ja) 膜－電極アセンブリーの触媒層およびその作製方法
JP2001283872A (ja) 低温型燃料電池用セパレータ及びその製造方法
CN113206267A (zh) 一种燃料电池金属极板涂层制备方法
Kawachino et al. Carbon-free all-in-one electrode using porous Ti sheet for PEFCs
He et al. Highly enhanced field emission properties of a carbon nanotube cathode on a titanium alloy substrate modified by alkali
CN105413679B (zh) 一种石墨烯‑二维贵金属原子簇复合材料的制备方法
JP2005032569A (ja) フッ素樹脂および炭素微粒子からなる複合体、ガス拡散電極、並びに燃料電池
Zhang et al. Adjusting pore size and shape to achieve the desired capacitance of boron-doped diamond electrodes

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant